199592. lajstromszámú szabadalom • Forgódugattyús gép, főleg feltöltéses belsőégésű motor
1 HU 199.592 B 2 A találmány tárgya forgódugattyús gép, főleg feltöltéses forgódugattyús belsőégésű motor, amely például gépjárműveknél, vagy stabil erőgépként, illetve kompresszorként vagy szivattyúként alkalmazható. Mint ismeretes, a feltalálók már régóta próbálkoznak létrehozni olyan térfogatkiszoritásos belsőégésű motort, amelynél a lineáris alternáló dugattyúmozgás helyett forgómozgás van. A gyakorlatban egy sor ilyen forgódugattyús gép illetve motor vált ismertté, azonban ezek közül viszonylag elterjedtnek legfeljebb a Wankel motor tekinthető. (Lásd például Dr. Ábrahám: „A közúti közlekedés kézikönyve” Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1978, 745-746. oldal). A Wankel motornál a dugattyú tulajdonképpen belsőfogazású bolygókerék, azaz fogaskoszorú. E koszorúkerék külső kerülete nem köralakú, hanem körívekből álló háromszög-alakú, amelynek az átmérője minden irányban azonos. A forgattyúskart forgatva a fogaskoszorú, azaz a forgódugattyú ciklois pályákat ír le. A forgódugattyú által ilymódon „lesepert” terület közel piskóta-alakú. A palásttal körülvéve ez a terület képezi valójában a motor tengelyét. Az ilyen forgódugattyús motor ugyan jóval egyszerűbb szerkezetű, mint az alternáló dugattyús motorok, a szélesebb körben való elterjedésének mégis komoly akadálya, hogy a dugattyú éltömítése problematikus, továbbá a mozgásvezérlés túl bonyolult és drága. Ismert továbbá a DE-7.934.800 számú közrebocsátási iratból olyan egyszerűsített forgódugattyús motor, amelynek tórusz-alakú hengerében koaxiálisán ágyazott és oldható reteszelésen keresztül főtengellyel összekapcsolható és váltakozva működtethető kettős forgódugattyúja van. A beömlőcsatorna és kiömlőcsatorna között gátszelep van elrendezve, amely zárt helyzetében elválasztja a két hengerrészt, nyitott helyzetében viszont szabad utat enged a forgódugattyúk áthaladásához. A kompresszióteret a két forgódugattyú egymás felé történő viszonylagos elmozdításával hozzák létre bonyolult vezérlőmechanizmus alkalmazásával. Az egyik dugattyú a munkaütem közben és a sűrítési ütem közben csupán határolja a munkateret, azaz lényegében álló helyzetben van. A következő körülfordulási ciklusban viszont ez a dugattyú fog aktív dugattyúként szerepelni, amely ilyenkor a főtengellyel hajtókapcsolatban van. Alapelvét tekintve hasonló forgódugattyús motort ír le a DE-2.909.561 számú közrebocsátási irat. Ennél azonban a tórusz-alakú hengerben egyetlen forr gódugattyút alkalmaznak két gátszeleppel kombinálva. Az egyik gátszelep itt ugyancsak a beömlő- és kiömlőcsatorna elválasztására szolgál, a másik gátszelep pedig a forgódugattyúval szembeni oldalon a kompresszióteret határolja. A két gátszelep közötti részen a forgódugattyú mellső oldalán sűrített keverék visszavezetésére a hengerben átömlőcsatorna van kialakítva, amelynek a kiömlését külön vezérelt szelep nyitja, illetve zárja. A forgódugattyú előtt komprimált keveréket tehát ezen az átömlőcsatornán keresztül vezetik vissza a forgódugattyú mögötti térbe és ott gyújtják meg a sűrített keveréket. Az utóbb említett két forgódugattyús motor szerkezeti kialakítását tekintve lényegesen egyszerűbb, mint a WANKEL-motor, gyártása is viszonylag kisebb ráfordítást igényel. A leírásokból azonban megállapítható az is, hogy az elsőként említett kettős dugattyús megoldásnál a váltakozó forgódugattyú-főtengely közötti hajtókapcsolat, valamint a vezérlőmechanizmus meglehetősen bonyolult és drága. Továbbá, mivel mindkét megoldás szívómotornak tekintendő, az ismertetett konstrukció mellett ezeknél legfeljebb szűk üzemtartományon belül képzelhető el elfogadható termikus hatásfok, hiszen a terhelésfüggő keverési arány mindenkori pontos betartására alig van mód. Ez pedig óhatatlanul üzemanyagtúlfogyasztással és túl nagy károsanyagkibocsátással kell hogy járjon. További probléma, hogy például a másodikként említett megoldásnál a már komprimált keveréket visszavezetik a dugattyú mögötti térbe, amely térrész viszonylag nagyobb és a dugattyú elfordulása miatt egyre nő. Következésképpen a meggyújtás előtt a sűrített keverék nyilván expandál, ami pedig akadályozza, hogy az ideálist megközelítő sűrítési végnyomás és hőmérsékletek alakuljanak ki, ezek hiányában pedig tökéletlenebb égéssel kell számolni. A jelen találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, vagyis olyan tökéletesített forgódugattyús motor létrehozása, amelynek szerkezeti kialakítása viszonylag egyszerűbb, ezáltal mechanikai veszteségei kisebbek, továbbá amelynél a keverékképzés és égési folyamat javított minőségű, ezáltal javított a termikus hatásfoka és csökkentett a káros füstgázemisszió. A kitűzött feladat megoldásához a legutolcóként említett forgódugattyús motorból indultunk ki. Ezt a jelen találmány szerint azzal fejlesztettük tovább, hogy a körgyűrű-alakú henger beömlőcsatornája vezérelt beömlőszelepen keresztül olyan feltöltő egységgel, főleg kompresszorral van kapcsolatban, amely égési levegőt, illetve éghető gázkeveréket a mindenkori terhelési viszonyoknak megfelelő sűrítési végnyomással képes betáplálni a forgódugattyú mögötti feltöltési szakaszba, továbbá a henger belső terének munkaütemi szakaszán olyan vezérelt szeleppel van ellátva, amely a feltöltési nyomást a forgódugattyú előtti térrész lefúvatása révén szabályozni képes. Ez utóbbi szeleppel az öblítési oldalról a motor feltöltési nyomása tág határok között szabályozható. A találmány szerinti forgódugattyús gép olyan további kivitele is lehetséges, amelynél egyetlen hengerben egyrészt belsőégésű motor, másrészt kompresszor üzemeltethető. Ehhez az első gátszelep és a kiömlőcsatorna között harmadik gátszelep van elrendezve és az első és harmadik gátszelep között a henger légbeömlőszeleppel és légkiömlőszeleppel van ellátva, továbbá ezen a szakaszon a henger belső tere a forgódugattyúval együttműködve képezi a kompresszort. Célszerű továbbá, ha a gátszelep radiálisán eltolhatóan ágyazott tolattyúként van kialakítva. A gátszelep azonban kialakítható olyan forgatható tárcsaként is, amely a forgódugattyú forgássíkjára merőlegesen és arra keresztirányban helyezkedik el. Ez a forgatható tárcsa legalább egy olyan nyílással van ellátva, amely a forgódugattyút átbocsátani képes, továbbá a forgódugattyú forgáshelyzetétől függően vezérelt forgatóhajtással van kapcsolatban. A találmányt részletesebben a csatolt rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti feltöltéses belsőégésű motor két példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
